RADIOATIVIDADE QUÍMICA

Transcrição

1 O QUE ESTAS IMAGENS TEM EM COMUM?

2 RADIOATIVIDADE QUÍMICA

3 HISTÓRICO

4 HISTÓRICO 1895 WILHEM ROENTGEN Investiga o fenômeno da luminescência; (emissão de luz por uma substância excitada por uma radiação eletromagnética). tubo de raios catódicos emitiam uma radiação que um folha revestida com a substância platinocianato de bário apresentavam luminescência mesmo estando em outra sala e o tubo coberto por um pano escuro; Como o raio era desconhecido, ele atribuiu o nome de RAIO X; Raios invisíveis que manchavam chapas fotográficas; Menos de dois meses de sua descoberta, ele tirou a primeira radiografia (mão da sua esposa); Revolucionando a medicina.

5 HISTÓRICO 1896 ANTOINE BECQUEREL Fascinado pelo RAIO X; Estudou compostos que pudessem emitir radiação e não só o aparelho de raios catódicos; Esperando um dia ensolarado, ele guarda numa gaveta um sal de urânio sobre uma chapa fotográfica. Dias depois aparece manchas na chapa; Ao comparar se a emissão do urânio era igual a do RAIO X, verificou-se ser parecida, mas não igual; Estes raios ficaram conhecidos como RAIOS DE BECQUEREL.

6 HISTÓRICO 1897 CASAL CURIE (MARYA E PIERRE) Durante o seu doutoramento sobre os RAIOS DE BECQUEREL, ela e seu marido descobriram os elementos Polônio (Po) em homenagem ao país natal de Marya e o Radio (Ra) por ser altamente radioativo; Eles foram os primeiros a utilizar o nome radioatividade; Marya Curie é a primeira pessoa a receber dois prêmios Nobel e a única mulher a receber estes prêmios (Física em 1903) (Química 1911); Ela esteve no Brasil; Morreu vitima da radiação que tanto estudou.

7 RADIOATIVIDADE É a propriedade apresentada por alguns elementos químicos como o rádio e o urânio de emitir partículas e ondas, transformando-se se espontaneamente em outros elementos químicos mais leves.

8 HISTÓRICO RUTHERFORD E SODDY Escreveram um artigo A causa e a natureza da radioatividade, que explicava as diferenças entrem os RAIOS X e os RAIO DE BECQUEREL (radioatividade); A radioatividade era espontânea enquanto os raios X só ocorria quando o material fosse bombardeado por um feixe de raios catódicos (elétrons); Rutherford constatou a existência de dois tipos de radiação: Raio α positivo e mais pesado Raio β negativo e mais leve Paul Villard identifica o terceiro tipo de radiação: Raio γ onda eletromagnética como o RAIO X.

9 EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD E SODDY

10 PARTÍCULAS RADIOATIVAS E RADIAÇÃO

11 PARTÍCULA ALFA (α) A partícula α foi identificada com sendo o gás nobre hélio (He) pois apresenta 2 prótons e dois nêutrons: 2α 4 = 2 He 4 Sua velocidade é de aproximadamente km/s; Baixo poder de penetração; Detido por menos de 10cm de ar; Não passa pela pele humana; Podem ser detidas por uma folha de papel; O núcleo remanescente de uma emissão alfa apresenta dois prótons e dois nêutrons a menos do que o núcleo original: ZX A 2 α 4 + Z-2 Y A-4 92U α Th 234

12 PARTÍCULA BETA (β) A partícula β está associada ao elétron; A radioatividade é um processo que ocorre no núcleo do átomo (não existe elétron); A hipótese mais aceita é que um nêutron se desintegra originando um pósitron, um elétron e um neutrino (partícula mais leve que o elétron): 0n 1 1 p e ν 0 O próton (pósitron) fica no núcleo, o elétron sai do núcleo passando a ser a partícula beta, com isso o número atômico aumenta em uma unidade e o de massa permanece o mesmo; -1 e0 = -1 β 0

13 PARTÍCULA BETA (β) A velocidade de deslocamento é km/s; Alto poder de penetração (100 vezes mais penetrante que a partícula alfa); Deslocamento por 1 metro de ar; Placa de chumbo de 2mm para deter; Penetram 2cm no corpo humano; ZX A -1 β 0 + Z+1 Y A 55Cs Cs β Ba 137

14 RADIAÇÃO GAMA (γ) Não é feita de partículas com as emissões alfa e beta; É uma radiação eletromagnética como o raio X mudando o comprimento de onda; raio X comprimento de onda entre e 10-8 m raio γ comprimento de onda abaixo de m Não é afetada por campos elétricos ou magnéticos; Velocidade igual a da luz km/s; Altíssimo poder de penetração; Atravessa milhares de metros de ar; São necessários 5 cm de chumbo ou concreto para se proteger; São utilizadas no combate ao câncer e esterilização de alimentos; A emissão gama costuma ocorrer simultaneamente com as emissões alfa e beta.

15 COMPARANDO AS EMISSÕES ALFA (α) 2α 4 ou 2 He 4 2 prótons + 2 nêutrons 5 a 10% de c e 0 ou -1 β 0 Elétron BETA (β) 40 a 90% de c GAMA (γ) Onda eletromagnética de alta energia 100% de c

16 SÉRIES RADIOATIVAS

17 SÉRIES RADIOATIVAS Série do Urânio Série do Tório NATURAIS 92U 238 emissão α e β 82 90Th Th 232 emissão α e β Pb Pb 208 Série do Actínio 92U 235 emissão α e β Pb 207

18 DESINTEGRAÇÕES RADIOATIVAS MEIA VIDA Isótopo radioativo Tempo de meia vida É o tempo que leva para que a metade dos núcleos de determinada amostra radioativa sofra decaimento, isto é, se desintegre. Criptônio (Kr 93) Urânio (U 239) Iodo (I 131) Carbono (C 14) Plutônio (Pu 239) Urânio (U 238) 1,3 segundos 23,5 minutos 8 dias anos anos anos

19 GRÁFICO DE MEIA VIDA

20 FISSÃO NUCLEAR Em 1938 Otto Hahn e Fritz Strassmann bombardearam urânio com nêutrons. Este átomo se quebra em fragmentos menores liberando grande energia. A quantidade de energia envolvida na fissão nuclear motivou os estudos. O urânio-235 produz nêutrons depois da fissão que irá provocar novas reações com outros átomos de urânio REAÇÃO EM CADEIA. Deve haver uma quantidade mínima de urânio-235 para a reação ocorrer satisfatoriamente MASSA CRÍTICA. A energia liberada na fissão de 1g do urânio-235 equivale a queima de 6 toneladas de carvão (2, cal). O plutônio-239 libera 20% mais de energia que o urânio-235.

21 REAÇÃO EM CADEIA

22 FUSÃO NUCLEAR É o nome dado à união de núcleos pequenos para formar um único núcleo maior. A fusão nuclear de 1g de hidrogênio produz cerca de 9 vezes a energia liberada na fissão nuclear de 1g de urânio-235. Ocorrer em temperaturas muito altas (entre 10 milhões e 100 milhões de graus Celsius). Ocorre no Sol. 1H 1 2 He e 0 (pósitrons) A aplicação da fusão nuclear foi chamada de bomba de hidrogênio. É necessário uma bomba atômica como a de Hiroshima para dar início a reação.

23 FUSÃO NUCLEAR Utilização: Fusão controlada. Produtos que não são radioativos;. Os reagentes são materiais abundantes na natureza;. Fácil obtenção;. Quantidade de energia muito maior que a obtida no reator de fissão nuclear.

24 REATORES NUCLEARES É um sistema em que é realizada a fissão nuclear de forma controlada, com a finalidade de obter-se energia elétrica. Um usina nuclear não pode explodir como uma bomba atômica, pois a quantidade de material utilizado é sempre inferior a massa crítica. O primeiro reator foi construído por Enrico Fermi, em 1942, na Universidade de Chicago. O reator é constituído: material que sofrerá fissão (urânio enriquecido); um moderador (responsável pelo controle da velocidade dos nêutrons produzidos); um blindagem, para proteger os funcionários; água para resfriar o sistema.

25 ESQUEMA DO REATOR NUCLEAR

26 UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR

27 UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR Produção de energia elétrica; Propulsão atômica (navios, submarinos); Geradores de energia para foguetes; Destilação da água do mar para obter água potável; Na Indústria: Radiografias de materiais; Controle de produção; Controle de desgaste de materiais; Estudo de detergente; Determinação de vazamentos; Conservação de alimentos Esterilização.

28 UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR Química: Traçadores; Análise por ativação neutrônica. Medicina: Diagnóstico de doenças; Tratamento de câncer. Agricultura: Traçadores; Radioatividade para alimentos mais resistentes; Nuclídeos radioativos para estudar a alimentação de animais.

29 UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR Geologia e Arqueologia: Datação pelo urânio-238 Datação pelo potássio-40 Datação pelo carbono-14

30 APLICAÇÕES

31 APLICAÇÃO Datação Carbono -14 O carbono-14 é produzido com ajuda dos raios cósmicos; Na atmosfera ele se queima produzindo gás carbônico (C*O 2 ); Este C*O 2 é absorvido pelos vegetais e daí passa para os animais; Enquanto estão vivos (vegetais e animais) apresentam quantidades constantes de carbono-14; Quando morrem deixam de ser constante caindo pela metade a cada 5600 anos (meia vida); Baseado neste dados é possível precisar a data de um determinado objeto, de uma construção, de uma múmia,...

32 Santo Sudário APLICAÇÃO

33 APLICAÇÃO Evangelho segundo Judas

34 Angra dos Reis APLICAÇÃO

35 PERIGOS

36 PERIGOS O grande perigo da radiação reside no fato de uma pessoa não as sentir de imediato (exceto em grande dosagem). Quatro fatores devem ser considerados: o tipo de radiação que enfrentamos; a velocidade de desintegração; a energia das partículas emitidas; o tempo de exposição às radiações. Dose (rem) > 500 Efeito de um exposição rápida Não há efeito fisiológico detectável Diminuição ligeira e temporária de glóbulos brancos no sangue Náusea, grande diminuição de glóbulos brancos Morte de 50% dos pacientes em 30 dias

37 ACIDENTES

38 ACIDENTES Usina Nuclear de Three-Mile Island (EUA) Data: 28 de março de 1979 Falha no sistema de refrigeração Quantidade de radiação que escapou é desconhecida Nenhuma morte pessoas foram evacuadas num raio de 70km ao redor do reator

39 ACIDENTES Usina Nuclear de Chernobyl (URSS) Data: 26 de abril de 1986; Incêndio na carbono (moderador), no reator e no prédio; Dezenas de pessoas morreram na hora; pessoas foram evacuadas de suas casas num raio de 30km; A nuvem radioativa passou por vários paises da Europa

40 ACIDENTES Acidente em Goiânia (Brasil) Data: setembro de 1987; Dois catadores de papéis encontraram uma cápsula de césio-137 A cápsula era de chumbo e pesava cerca de 100kg; Brilha no escuro; No primeiro mês 4 pessoas morreram; Muitos fazem tratamentos até hoje.

41 LIXO NUCLEAR

42 LIXO NUCLEAR O urânio-235 é usado 3 a 5 anos no reator, depois ele é reprocessado, obtendo urânio e plutônio que serão reutilizados e outros materiais radioativos que serão descartados.

43 PROJETO MANHATTAN

44 PROJETO MANHATTAN

45 PROJETO MANHATTAN Em 1938 Otto Hahn e Fritz Strassmann bombardearam urânio com nêutrons (Fissão nuclear). Cientista fugidos da Europa por causa do nazismo, acreditava que a Alemanha estaria produzindo uma bomba atômica. Escrevem para o presidente dos EUA, Roosevelt e, este da início ao Projeto Manhattan comandado pelo general Grove e depois pelo físico Robert Oppenheimer. Constroem uma cidade no Novo México, no início 2500 pessoas, um ano depois pessoas no final mais de pessoas. Enriquecem o urânio, pois na natureza apenas 0,7% é do isótopo 235 Reagem o urânio com o flúor produzindo UF 6. As moléculas mais leves deste composto se movimentariam mais rápidos e assim seriam separadas.

46 PROJETO MANHATTAN Produziram uma bomba de teste e no dia 16 de julho de 1945 no deserto de Los Alamos, Novo México ela é testada. A bomba contendo cerca de 6 kg de plutônio.

47 VIDEO youtube COMO FUNCIONA UMA BOMBA ATÔMICA

48 BOMBAS ATÔMICAS

49 BOMBAS ATÔMICAS Em 6 de agosto de 1945, foi lançado uma bomba atômica contendo urânio sobre a cidade de Hiroshima, no Japão. O avião que a transportava chamava-se ENOLA GAY e a bomba LITTLE BOY. A bomba explodiu 500m antes de atingir o solo. Morreram cerca de pessoas só na explosão. A temperatura atingida foi superior a 3000ºC. Nuvem preta de poeira e cinzas Muitos bebiam água da chuva (negra) que caiu Até hoje existem pessoas com problemas de saúde decorrente da bomba.

50 BOMBAS ATÔMICAS

51 BOMBAS ATÔMICAS

52 BOMBAS ATÔMICAS Em 9 de agosto de 1945 é lançada em Nagasaki um bomba atômica de plutônio. (FAT MAN). O alvo não é atingido adequadamente. Morrerem pessoas instantaneamente.

53 BOMBAS ATÔMICAS O Japão se rende incondicionalmente É o fim da Segunda Guerra Mundial. A Segunda Guerra Mundial ocorria somente na Europa, com as invasões Nazistas. Os japoneses atacaram PEARL HABER Os KAMIKAZE Os Estados Unidos entram na guerra

54 Video Youtube Bomba Atômica Hiroshima/Fantástico-1976 parte 1 e parte 2

55 ENERGIA NUCLEAR ATUALMENTE

56 Mundo: ENERGIA NUCLEAR ATUALMENTE Existem bombas mais poderosos que as da Segunda Guerra Irã e Coréia do Norte faz testes de armas nucleares Tensão com EUA e Israel Fusão a frio (utopia ainda) Brasil enriquece urânio tem condições de fazer uma bomba atômica utiliza na Usina de Angra dos Reis I e II (3% da energia elétrica)

57 Video YOUTUBE a rosa de hiroshima

58 EU NÃO SEI COM QUE ARMAS A TERCEIRA GUERRA MUNDIAL SERÁ TRAVADA, MAS A QUARTA SERÁ TRAVADA COM PAUS E PEDRAS. ALBERT EINSTEIN

59 Escreve um texto sobre a bomba atômica. Tenha a visão de um japonês que presenciou todo a acontecimento ou de um soldado norte americano que cumpriu sua missão

60 BIBLIOGRAFIA Apostila Ético livro 8 Química - Volume 2 Ricardo Feltre - Moderna Química Moderna Volume Único Geraldo Camargo de Carvalho Scipione FOTOS: imagem GOOGLE VIDEOS: YOTUBE